[發明專利]超聲內窺鏡合成孔徑成像方法、介質、成像系統

有效

• 申請號: 202011585007.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112690827B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王寧浩;石威;崔崤峣;簡小華
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: A61B8/12
• 分類號: A61B8/12;A61B1/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 祁云珊

本發明提供一種超聲內窺鏡合成孔徑成像方法，包括如下步驟：通過超聲探頭采集二維超聲回波數據；對二維超聲回波數據進行軸向脈沖壓縮以得到壓縮后的二維超聲回波數據；去除所述壓縮后的二維超聲回波數據中橫向與縱向的二維信號耦合以得到距離徙動校正后的時域信號；通過聲束角模板對不同位置處的時域信號進行不同幅度的加權處理，隨后對加權后的信號進行合成孔徑處理，以得到用以成像的二維超聲數據；最后對處理后的二維超聲數據進行包絡提取，對數壓縮，灰度映射以及極坐標轉換處理，以得到超聲圖像。本發明還涉及一種介質及成像系統。本發明通過設置聲束角模板，對不同距離的信號進行不同幅度的加權處理方法，從而降低超聲波傳播和及坐標變換對成像質量的影響。

技術領域

本發明涉及超聲內窺鏡成像技術領域，尤其涉及超聲內窺鏡合成孔徑成像方法、介質、成像系統。

背景技術

超聲內窺鏡利用安裝在內窺導管前端的超聲探頭掃描獲取人體內臟器官壁的回波信號，將回波信號進行超聲成像處理后獲得斷層圖像，在早期癌變和微小腫瘤檢測、內臟器官病變診斷等方面有著極其重要的作用。提高內窺超聲成像質量，對于提高檢測和診斷的準確性意義重大。

目前提高內窺超聲成像質量的方法主要有兩種：一種是基于超聲內窺系統的硬件設計，對旋轉電機以及信號收發電路設備的優化，以提高其抗干擾能力從而提高信噪比。這些方法改進了成像系統的整體性能、優化程度高，但受限于超聲探頭和功率放大器等硬件設備，兼容性較差；另一種是基于圖像處理算法，對成像結果進行優化，從而提高圖像質量。這些方法簡單易行，優化效率高，但受限于原始圖像的質量，優化程度較低。

而從信號處理方面的算法則可以從信號方面對成像數據進行優化，在硬件系統確定的情況下通過數學物理方法增加有效信息提取，也給后續圖像處理方法提供更高質量的原始圖像。因此，可以基于信號處理優化內窺超聲的成像質量，例如發明專利(申請號：CN201110127406.2)《小孔徑高分辨相控陣超聲探測成像方法》就展示了一種通過處理內窺超聲回波信號以提高成像質量的方法。而發明專利(CN201010101410.7)《超聲內窺鏡合成孔徑成像系統及較大孔徑的合成方法》則證實了結合合成孔徑技術可以有效提高內窺超聲的信噪比從而提高成像質量，但由于聲束角的影響，超聲波在傳播過程中，聲束寬度隨傳播距離的增大而增大，合成孔徑技術的應用和極坐標轉換過程導致越遠場的弧形彌散斑越長，導致其成像分辨率提高受限甚至降低。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的第一個目的是提供一種超聲內窺鏡的合成孔徑成像方法，包括如下步驟：

獲取軸向脈沖壓縮后的二維回波數據；

去除所述二維超聲回波數據中橫向與縱向的二維信號耦合以得到距離徙動校正后的時域信號；

利用聲束角模板對時域信號進行加權處理并對加權后的時域信號進行合成孔徑處理以得到處理后的二維超聲數據，其中，對不同距離的時域信號進行不同幅度的加權處理；

對所述處理后的二維超聲數據進行圖像化，以得到內窺超聲圖像。

優選地，還包括步驟：

對所述壓縮后的二維超聲回波數據進行快速傅里葉變換得到頻域回波信號，其乘以徙動校正相位后進行快速傅里葉逆變換以得到距離徙動校正后的時域信號。

優選地，還包括步驟：

根據聲束角模板在極坐標系中設置不同的加權區域；

將所述設置不同加權區域的極坐標系轉換為笛卡爾坐標系，所述笛卡爾坐標系中的不同區域分別對應不同的加權方法；

根據所述不同的加權方法獲取笛卡爾坐標系中不同區域的加權值；

根據所述笛卡爾坐標系中的不同加權區域，通過幅度變跡函數或分段動態變跡技術利用加權值對距離徙動校正后的時域信號進行加權；